DE102014006408B4

DE102014006408B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Vortrennung eines Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs

Info

Publication number: DE102014006408B4
Application number: DE102014006408.5A
Authority: DE
Inventors: Tobias Empl; Mona Riemer; Timo Scheu; Stefan Castritius; Rüdiger Jung
Original assignee: Empl - Anlagen & Co KG GmbH; STEINBEIS INNOVATION GGMBH
Current assignee: Empl - Anlagen & Co KG GmbH; STEINBEIS INNOVATION GGMBH
Priority date: 2014-04-26
Filing date: 2014-04-26
Publication date: 2016-09-01
Anticipated expiration: 2034-04-27
Also published as: DE102014006408A1

Abstract

Verfahren zur Vortrennung eines Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs mit den Verfahrensschritten
Hindurchführen des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs durch eine Gemischkammer (22) von einem Gemischkammereinlass (34) zu einem Gemischkammerauslass (38) unter teilweisem Hindurchtreten der Flüssigkeit des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs von der Gemischkammer (22) durch ein Filter- oder Siebelement (30) in eine Flüssigkeitskammer (32) mit einem Flüssigkeitskammerauslass (44; 46) und
Einstellen eines Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils des im Bereich des Gemischkammerauslasses (38) befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs durch Steuern einer Druckdifferenz zwischen einem gemischkammerseitigen Druck und einem flüssigkeitskammerseitigen Druck,
gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte
Ermitteln des Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils des im Bereich des Gemischkammerauslasses (38) befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs und
Steuern der Druckdifferenz in Abhängigkeit von dem ermittelten Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil unter Erzielung eines konstanten Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils oder eines in einem vorbestimmten Wertebereich liegenden Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils im Bereich des Gemischkammerauslasses (38).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vortrennung eines Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs sowie eine Vorrichtung zur Vortrennung eines Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen zur Vortrennung eines Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs bekannt. Hierbei haben sich insbesondere Zentrifugen, wie beispielsweise Schneckenzentrifugen oder Vollmantel-Schneckenzentrifugen, die auch als Dekanter bezeichnet werden, durchgesetzt. Bei den bekannten Vorrichtungen wird das Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch in eine Gemischkammer eingeführt, innerhalb derer eine Schneckenzentrifuge mit hohen Drehzahlen rotiert. Aufgrund der auf das Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch wirkenden Zentrifugalkräfte erfolgt eine teilweise Trennung der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch, wobei die herausgetrennte Flüssigkeit aus einem ersten Gemischkammerauslass ausgelassen wird, während das verbleibende Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch mit entsprechend geringerem Flüssigkeitsanteil durch einen zweiten Gemischkammerauslass ausgelassen wird. Im Rahmen der Vortrennung erfolgt mithin keine vollständige Trennung in Feststoff und Flüssigkeit, vielmehr wird das aus dem zweiten Gemischkammerauslass austretende Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch einer weiteren Vorrichtung zur Trennung des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs zugeführt, wobei es sich bei der weiteren Vorrichtung in der Regel wiederum um eine Zentrifuge, also beispielsweise um eine Schneckenzentrifuge, Vollmantel-Schneckenzentrifuge, einen Dekanter oder Separator, handelt.
Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen, wie beispielsweise Separatoren oder Dekanter in Form von Schneckenzentrifugen, haben sich grundsätzlich bewährt, sind jedoch mit einigen Nachteilen behaftet. So ist zum einen anzumerken, dass beim Zentrifugieren des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs sehr große Zentrifugalkräfte auf dieses wirken, so dass auch der Druck innerhalb der Gemischkammer sehr hoch ist. Dies ist bei natürlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischen, wie beispielsweise Frucht- oder Traubenmaischen, unerwünscht, da dies einer schonenden, die Inhaltsstoffe schützenden Trennung entgegensteht. Zum anderen lassen die bekannten Verfahren und Vorrichtungen unberücksichtigt, dass das über den Gemischkammereinlass zugeführte Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch mitunter starken Schwankungen des Verhältnisses zwischen Flüssigkeitsanteil und Feststoffanteil unterworfen ist. So hat sich insbesondere bei Frucht- oder Traubenmaischen gezeigt, dass die gegebenenfalls kontinuierlich zugeführte Frucht- oder Traubenmaische einen stark schwankenden Flüssigkeitsanteil – mithin auch einen stark schwankenden Feststoffanteil – aufweist. Somit weist auch das aus dem zweiten Gemischkammerauslass ausgelassene Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch mit reduziertem Flüssigkeitsanteil starke Schwankungen hinsichtlich des Verhältnisses zwischen Flüssigkeitsanteil und Feststoffanteil auf, was die weitere Trennung desselben in der nachfolgenden Vorrichtung erschwert und zu einer reduzierten Trennleistung führen kann. Auch kann ein zu hoher Feststoffanteil zu einem Festfahren der Vorrichtung selbst oder der nachfolgenden Vorrichtung, mithin zu einer Betriebsstörung, führen.
Aus der CH 693 696 A5 ist ein Vorrichtung zur Vorentsaftung bekannt, die einen Innenraum mit einem Einlass und einem Auslass, eine Saftkammer mit einer Saftabflussleitung und ein Filterrohr zwischen dem Innenraum und der Saftkammer aufweist. So kann die Maische unter teilweisem Hindurchtreten des Saftes der Maische von dem Innenraum durch das Filterrohr in die Saftkammer von dem Einlass zu dem Auslass durch den Innenraum geführt werden. darüber hinaus ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, die auf Grundlage eines am Einlass ermittelten Einlassdrucks und eines am Auslass ermittelten Auslassdrucks die Vorrichtung derart ansteuert, dass Einlassdruck und Auslassdruck im Wesentlichen übereinstimmen, mithin eine gleichbleibender Druck über die gesamte Länge des Innenraums zwischen Einlass und Auslass erzielt wird. Darüber hinaus regt die CH 693 696 A5 an, auch den Saftkammerdruck innerhalb der Saftkammer zu messen, um diesen über ein Drosselventil in der Saftabflussleitung durch die Steuervorrichtung zu steuern. Dabei ist die Steuervorrichtung derart eingerichtet, dass eine optimale Trennleistung und eine schonende Vortrennung erzielt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Vortrennung eines Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass einerseits eine schonende Vortrennung des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs ermöglicht und andererseits ein weiteres Trennen des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs im Rahmen nachfolgender Trennvorgänge vereinfacht ist. Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Vortrennung eines Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs mit den vorstehend genannten Vorteilen zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 bzw. 8 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Vortrennung eines Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs weist die nachstehend näher beschriebenen Verfahrensschritte auf. So wird ein Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch durch eine Gemischkammer von einem Gemischkammereinlass zu einem Gemischkammerauslass unter teilweisem Hindurchtreten der Flüssigkeit des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs von der Gemischkammer durch ein Filter- oder Siebelement in eine Flüssigkeitskammer mit einem Flüssigkeitskammerauslass hindurchgeführt. Dabei wird ein Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil des im Bereich des Gemischkammerauslasses befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs durch Steuern einer Druckdifferenz, also einem Vergrößern oder Verringern der Druckdifferenz, zwischen einem gemischkammerseitigen Druck und einem flüssigkeitskammerseitigen Druck eingestellt. Darüber hinaus wird ferner der Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil des im Bereich des Gemischkammerauslasses befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs ermittelt. Das Steuern der Druckdifferenz erfolgt dabei in Abhängigkeit von dem ermittelten Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil unter Erzielung eines konstanten Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils oder eines in einem vorbestimmten Wertebereich liegenden Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils im Bereich des Gemischkammerauslasses. Mit anderen Worten erfolgt bei dieser Ausführungsform eine Regelung mit dem Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil des im Bereich des Gemischkammerauslasses befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs als Regelgröße.
Dank des Filter- oder Siebelements müssen keine großen Zentrifugalkräfte auf das Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch wirken und kein erhöhter Druck innerhalb der Gemischkammer herrschen, wie dies bei den bekannten Separatoren oder Dekantern in Form von Schneckenzentrifugen oder Vollmantel-Schneckenzentrifugen der Fall ist. Vielmehr ist eine einfache Trennung schon bei relativ geringen Drücken innerhalb der Gemischkammer möglich, so dass eine schonende, die Inhaltsstoffe des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs schützende Trennung sichergestellt ist. Wird der Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil des im Bereich des Gemischkammerauslasses befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs derart geregelt, dass dieser einer konstanten Wert annimmt oder in dem vorbestimmten Wertebereich liegt, so ist die weitere Trennung des aus dem Gemischkammerauslass ausgelassenen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs mit reduziertem Flüssigkeitsanteil im Rahmen eines nachfolgenden Trennvorgangs vereinfacht. Mit anderen Worten ist dank des Einstellens des Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils des im Bereich des Gemischkammerauslasses befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs durch Steuern der Druckdifferenz zwischen einem gemischkammerseitigen Druck und einem flüssigkeitskammerseitigen Druck in Abhängigkeit von dem ermittelten Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils sichergestellt, dass ein Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch mit reduziertem Flüssigkeitsanteil an dem Gemischkammerauslass ausgelassen werden kann, das nicht nur schonend vorgetrennt wurde, sondern vielmehr auch einen vorgegebenen oder relativ konstanten Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil aufweist, so dass die Trennung in einem nachfolgenden Trennvorgang stark vereinfacht ist, zumal durch die Einstellung des Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils des im Bereich des Gemischkammerauslasses befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs allenfalls geringe Schwankungen bei dem nachfolgenden Trennvorgang auftreten, die im Rahmen des nachfolgenden Trennvorgangs mithin unberücksichtigt gelassen werden können.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt der konstante Feststoffanteil im Bereich des Gemischkammerauslasses zwischen 15 Gew.-% und 30 Gew.-% oder der Flüssigkeitsanteil im Bereich des Gemischkammerauslasses beträgt zwischen 85 Gew.-% und 70 Gew.-%. Diese Werte haben sich insbesondere im Hinblick auf die Vortrennung eines Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs in Form einer Frucht- oder Traubenmaische als vorteilhaft erwiesen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der vorbestimmte Wertebereich, in dem der Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil des im Bereich des Gemischkammerauslasses befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs liegen soll, maximal 15 Prozentpunkte, vorzugsweise maximal 10 Prozentpunkte, besonders bevorzugt maximal 5 Prozentpunkte. Bei den genannten Wertebereichen kann, insbesondere im Hinblick auf ein Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch in Form einer Frucht- oder Traubenmaische, ein auf die Vortrennung folgender weiterer Trennvorgang effektiv und einfach bei guter Trennleistung durchgeführt werden. Bei den hier genannten Wertebereichen hat es sich ferner als vorteilhaft herausgestellt, wenn diese einen unteren Grenzwert von 15 Gew.-% Feststoffanteil oder einen oberen Grenzwert von 85 Gew.-% Flüssigkeitsanteil aufweisen, um sowohl eine gute Trennleistung als auch eine schonende Trennung bei der Vortrennung zu gewährleisten, wobei sich die genannten Grenzwerte insbesondere für Flüssigkeit-Feststoff-Gemische in Form von Frucht- oder Traubenmaischen eignen.
Wie bereits zuvor angedeutet, kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Gemischkammer ein deutlich niedrigerer Druck herrschen, als dies bei einer Vortrennung durch Zentrifugieren der Fall ist. Um hierbei eine besonders schonende Trennung zu erreichen, beträgt der gemischkammerseitige Druck in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens maximal 4 bar, vorzugsweise maximal 3 bar, besonders bevorzugt maximal 2,5 bar.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Steuern der Druckdifferenz zwischen dem gemischkammerseitigen Druck und dem flüssigkeitskammerseitigen Druck durch Steuern des Auslassquerschnitts des Gemischkammerauslasses oder/und des Auslassquerschnitts des Flüssigkeitskammerauslasses. Mithin wird hier die Querschnittsfläche des jeweiligen Auslassquerschnitts vergrößert oder verringert, um den Volumenstrom durch den jeweiligen Auslass zu verändern und auf diese Weise die Druckdifferenz zwischen dem gemischkammerseitigen Druck und dem flüssigkeitskammerseitigen Druck zu steuern oder zu variieren. Die Steuerung des jeweiligen Auslassquerschnitts ist relativ einfach durchführbar und kann beispielsweise mittels eines Drosselventils erfolgen.
Alternativ oder ergänzend zu der vorangehend beschriebenen Ausführungsform erfolgt das Steuern der Druckdifferenz in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren durch Steuern einer dem Gemischkammereinlass zugeordneten, gegebenenfalls vorgeschalteten, Gemischzufuhrpumpe oder/und einer dem Gemischkammerauslass zugeordneten, gegebenenfalls nachgeschalteten, Gemischabfuhrpumpe. Mithin wird die Förderleistung der jeweiligen Pumpe vergrößert oder verringert, um hierdurch Einfluss auf den gemischkammerseitigen Druck und mithin auf die Druckdifferenz zwischen dem gemischkammerseitigen Druck und dem flüssigkeitskammerseitigen Druck zu nehmen. Auch diese Steuerung ist relativ einfach durchführbar, zumal die jeweilige Pumpe lediglich entsprechend angesteuert werden muss, um deren Pumpleistung zu vergrößern oder zu verringern.
Alternativ oder ergänzend zu den beiden vorangehend beschriebenen Ausführungsformen erfolgt das Steuern der Druckdifferenz in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Steuern eines Durchlassquerschnitts, also durch Vergrößern oder Verringern der Querschnittsfläche des Durchlassquerschnitts, einer innerhalb der Gemischkammer angeordneten Stauscheibe. Hierbei ist es bevorzugt, wenn die Stauscheibe, deren Durchlassquerschnitt gesteuert wird, unter Trennung der Gemischkammer in eine dem Filter- oder Siebelement zugeordnete Trennkammer und eine dem Gemischkammerauslass zugeordnete Auslasskammer innerhalb der Gemischkammer angeordnet ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Teil des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs innerhalb der Gemischkammer in Richtung des Gemischkammerauslasses vorgeschoben und ein weiterer Teil des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs innerhalb der Gemischkammer in Richtung des Gemischkammereinlasses zurückgeschoben. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch eine besonders schonende und effektive Vortrennung des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs erzielt werden kann. Außerdem handelt es sich hierbei um eine besonders einfache Verfahrensvariante, zumal das Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch, sofern es bei Erreichen des Gemischkammerauslasses noch nicht den gewünschten Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil aufweist, nicht aus der Gemischkammer herausgeführt und wieder an dem Gemischkammereinlass in die Gemischkammer eingeführt werden muss. Vielmehr verbleibt das in Richtung des Gemischkammereinlasses zurückgeschobene Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch innerhalb der Gemischkammer, was aus zeitlichen und hygienischen Gründen wünschenswert ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der vorgeschobene oder der zurückgeschobene Teil des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs entlang des Filter- oder Siebelements verschoben, während der andere Teil des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs vorzugsweise von dem Filter- oder Siebelement beabstandet verschoben wird. Letzteres hat einen positiven Effekt auf die Trennleistung im Rahmen der Vortrennung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Vorschieben des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs durch Drehen eines in der Gemischkammer angeordneten Vorschubmittels, gegebenenfalls einer Vorschubschnecke, und das Zurückschieben des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs durch Drehen eines in der Gemischkammer angeordneten Rückschubmittels, gegebenenfalls einer Rückschubschnecke. Das Vor- und Zurückschieben durch Drehen des Vorschub- und Rückschubmittels ermöglicht eine besonders einfache kontinuierliche Vortrennung.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden das Vorschubmittel und das Rückschubmittel in derselben Drehrichtung oder/und mit derselben Drehzahl gedreht. Dies vereinfacht die Steuerung von Vorschub- und Rückschubmittel, zumal diese beispielsweise über denselben Motor angetrieben oder auf einfache Weise drehfest miteinander verbunden sein können.
Alternativ oder ergänzend zu den vorangehend beschriebenen Verfahrensschritten zur Steuerung der Druckdifferenz zwischen dem gemischkammerseitigen Druck und dem flüssigkeitskammerseitigen Druck erfolgt das Steuern der Druckdifferenz in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Steuern der Drehzahl, also durch Vergrößern oder Verringern der Drehzahl, des Vorschubmittels oder/und Rückschubmittels. Wenngleich das Verfahren hierdurch komplexer wird, so können bei dieser Ausführungsform die Drehzahlen des Vorschubmittels und des Rückschubmittels beispielsweise unabhängig voneinander vergrößert oder verringert werden, um die Druckdifferenz noch schneller beeinflussen zu können. In dem vorangehend geschilderten Fall, bei dem das Vorschubmittel und das Rückschubmittel in derselben Drehrichtung oder/und mit derselben Drehzahl gedreht werden, ist hingegen nur die Drehzahl des Vorschub- oder Rückschubmittels zu steuern, zumal Vorschubmittel und Rückschubmittel ohnehin in derselben Drehrichtung oder/und mit derselben Drehzahl gedreht werden.
Um eine schonende Vortrennung des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs innerhalb der Gemischkammer trotz eines sich drehenden Vorschub- und Rückschubmittels zu erreichen, wird das Vorschubmittel oder/und Rückschubmittel mit einer Drehzahl von maximal 100 U/min., maximal 20 U/min. oder maximal 10 U/min. gedreht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Trennung eines Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs sind zum einen die Verfahrensschritte zur Vortrennung im Sinne der zuvor beschriebenen Art und zum anderen ein Verfahrensschritt des Trennens des aus dem Gemischkammerauslass ausgelassenen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs im Rahmen eines nachfolgenden Trennvorgangs realisiert. Wie bereits zuvor angedeutet, hat dieses Verfahren den Vorteil, dass bei dem nachfolgenden Verfahrensschritt des Trennens des aus dem Gemischkammerauslass ausgelassenen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs das Verhältnis zwischen Feststoffanteil und Flüssigkeitsanteil in dem aus dem Gemischkammerauslass ausgelassenen Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch nicht berücksichtigt werden muss, zumal das genannte Verhältnis bereits im Rahmen der Vortrennung auf ein für das nachfolgende Trennen sinnvolle Maß eingestellt wurde. Grundsätzlich kann der nachfolgende Verfahrensschritt des Trennens des aus dem Gemischkammerauslass ausgelassenen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs durch jedwedes Trennverfahren erfolgen. Im Sinne einer erhöhten Trennleistung hat es sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Trennen des ausgelassenen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs durch Zentrifugieren, vorzugsweise durch Schneckenzentrifugieren, des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs erfolgt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vortrennung eines Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs weist eine Gemischkammer mit einem Gemischkammereinlass und einem Gemischkammerauslass, eine Flüssigkeitskammer mit einem Flüssigkeitskammerauslass und ein Filter- oder Siebelement zwischen der Gemischkammer und der Flüssigkeitskammer auf. Die genannten Komponenten der Vorrichtung sind derart angeordnet, dass das Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch unter teilweisem Hindurchtreten der Flüssigkeit des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs von der Gemischkammer durch das Filter- oder Siebelement in die Flüssigkeitskammer von dem Gemischkammereinlass zu dem Gemischkammerauslass durch die Gemischkammer hindurchgeführt werden kann. Darüber hinaus ist eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung einer Druckdifferenz zwischen einem gemischkammerseitigen Druck und einem flüssigkeitskammerseitigem Druck vorgesehen, mittels derer der Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil des im Bereich des Gemischkammerauslasses befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs einstellbar ist. Des Weiteren weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung zum Ermitteln des Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils des im Bereich des Gemischkammerauslasses befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs auf. So kann der Einrichtung zum Ermitteln des Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils beispielsweise ein Sensor zugeordnet sein, wobei der genannte Sensor vorzugsweise dem Gemischkammerauslass zugeordnet ist. Bei einem solchen Sensor handelt es sich vorzugsweise um einen Sensor, der geeignet ist, den Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil in einem strömenden Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch zu ermitteln, um einen kontinuierlichen Prozess zu gewährleisten, wenngleich grundsätzlich auch eine Ermittlung anhand eines stillstehenden, gegebenenfalls zuvor entnommenen, Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs möglich ist. Als Sensoren sind beispielsweise kapazitive Sensoren, optische Sensoren oder Ultraschallsensoren bevorzugt. Die Einrichtung zum Ermitteln des Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils des im Bereich des Gemischkammerauslasses befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs wirkt derart mit der Steuerungseinrichtung zusammen, dass die Druckdifferenz zwischen dem gemischkammerseitigen Druck und dem flüssigkeitskammerseitigen Druck in Abhängigkeit von dem ermittelten Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil unter Erzielung eines vorbestimmten konstanten Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils oder eines in einem vorbestimmten Bereich liegende Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils im Bereich des Gemischkammerauslasses steuerbar ist. Man kann auch davon sprechen, dass die Steuerungseinrichtung in Verbindung mit der Einrichtung zum Ermitteln des Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils eine Regelungseinrichtung mit dem Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil des im Bereich des Gemischkammerauslasses befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs als Regelgröße ausbildet. Hinsichtlich der Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie deren nachstehend näher beschriebenen Ausführungsformen sei auf die vorangehend genannten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen, die in entsprechender Weise für die erfindungsgemäße Vorrichtung und deren bevorzugte Ausführungsformen gelten.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind mindestens ein Drucksensor zur Erfassung des gemischkammerseitigen Drucks und mindestens ein Drucksensor zur Erfassung des flüssigkeitskammerseitigen Drucks vorgesehen. Hierbei ist es bevorzugt, wenn der Drucksensor zur Erfassung des gemischkammerseitigen Drucks dem Gemischkammereinlass oder/und dem Gemischkammerauslass zugeordnet ist, um den gemischkammerseitigen Druck zu ermitteln. Überdies ist es bevorzugt, wenn der Drucksensor zur Erfassung des flüssigkeitskammerseitigen Drucks dem Flüssigkeitskammerauslass zugeordnet ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Auslassquerschnitt des Gemischkammerauslasses oder/und ein Auslassquerschnitt des Flüssigkeitskammerauslasses unter Steuerung der Druckdifferenz zwischen dem gemischkammerseitigen Druck und dem flüssigkeitskammerseitigen Druck steuerbar bzw. vergrößerbar und verringerbar. Hierbei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Steuerung des jeweiligen Auslassquerschnitts durch ein Drosselventil im Bereich des jeweiligen Auslasses erfolgt.
Ergänzend oder alternativ zu der vorangehend beschriebenen Ausführungsform weist die Vorrichtung in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform eine dem Gemischkammereinlass zugeordnete, gegebenenfalls vorgeschaltete, Gemischzufuhrpumpe oder/und eine dem Gemischkammerauslass zugeordnete, gegebenenfalls nachgeschaltete, Gemischabfuhrpumpe auf. Hierbei ist es bevorzugt, wenn die Gemischzufuhrpumpe oder/und die Gemischabfuhrpumpe unter Steuerung der Druckdifferenz zwischen dem gemischkammerseitigen Druck und dem flüssigkeitskammerseitigen Druck steuerbar, also in ihrer Pumpleistung veränderbar, ist.
Alternativ oder ergänzend zu den beiden vorangehend beschriebenen Ausführungsformen weist die Vorrichtung in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform eine innerhalb der Gemischkammer angeordnete Stauscheibe mit einem Durchlass auf. Hierbei ist es bevorzugt, wenn der Durchlassquerschnitt des Durchlasses in der Stauscheibe steuerbar, also in der Größe veränderbar, ist, um hierdurch die Steuerung der Druckdifferenz zwischen dem gemischkammerseitigen Druck und dem flüssigkeitskammerseitigen Druck zu bewirken.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Stauscheibe derart innerhalb der Gemischkammer angeordnet, dass diese die Gemischkammer in eine dem Filter- oder Siebelement zugeordnete Trennkammer und eine dem Gemischkammerauslass zugeordnete Auslasskammer trennt oder unterteilt. In der hierdurch entstehenden Auslasskammer ist vorzugsweise ein drehbarer Ausschieber vorgesehen, um eine gute Durchmischung in der Auslasskammer sowie ein sicheres Ausschieben des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs über den Gemischkammerauslass zu bewirken. Zur Vereinfachung des Aufbaus steht der drehbare Ausschieber vorzugsweise mit dem später näher beschriebenen Vorschub- oder/und Rückschubmittel in Drehmitnahmeverbindung.
Die aus der Fluidtechnik bekannten Stauscheiben werden in der Regel innerhalb der jeweiligen Leitung in Richtung ihrer Flächennormalen verschoben, um die Größe eines Durchlasses zwischen der Stauscheibe und einem feststehenden Ring in der Leitung zu verändern. Dies ist mitunter konstruktiv schwer umsetzbar, zumal die Stauscheibe translatorisch verschoben werden muss. Aus diesem Grunde ist der Durchlassquerschnitt des Durchlasses der Stauscheibe in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Beibehaltung des Abstandes der Stauscheibe zu dem Gemischkammereinlass oder/und -auslass veränderbar. Alternativ oder ergänzend ist die Stauscheibe von einer ersten Scheibe und mindestens einer unter Veränderung des Durchlassquerschnitts relativ zu der ersten Scheibe verdrehbaren zweiten Scheibe gebildet, die parallel zu der ersten Scheibe angeordnet ist. So kann die Stauscheibe beispielsweise von einer feststehenden ersten Scheibe innerhalb der Gemischkammer und eine relativ zu der ersten Scheibe verdrehbaren zweiten Scheibe gebildet sein. Die Drehbewegung ist hierbei deutlich einfacher konstruktiv umsetzbar, als dies bei der translatorischen Bewegung herkömmlicher Stauscheiben der Fall ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Gemischkammer ein Vorschubmittel, gegebenenfalls eine Vorschubschnecke, zum Vorschieben eines Teils des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs innerhalb der Gemischkammer in Richtung des Gemischkammerauslasses und ein Rückschubmittel, gegebenenfalls eine Rückschubschnecke, zum Zurückschieben eines weiteren Teils des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs innerhalb der Gemischkammer in Richtung des Gemischkammereinlasses vorgesehen. Die hierin beschriebene Vorschubschnecke oder Rückschubschnecke kann auch als Vorschubwendel oder Rückschubwendel bezeichnet werden. Bei dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, wenn der eine Teil des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs durch das Vorschub- oder Rückschubmittel entlang des Filter- oder Siebelements verschiebbar ist, während der andere Teil des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs besonders bevorzugt durch das Rückschub- oder Vorschubmittel von dem Filter- oder Siebelement beabstandet verschiebbar ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind das Vorschubmittel und das Rückschubmittel unter Erzielung des Vorschubs und Rückschubs drehbar, also beispielsweise in Form der zuvor erwähnten Vorschubschnecke und Rückschubschnecke ausgebildet. Dabei sind das Vorschubmittel und das Rückschubmittel vorzugsweise in derselben Drehrichtung oder/und mit derselben Drehzahl drehbar.
Grundsätzlich können das Vorschubmittel und das Rückschubmittel unabhängig voneinander drehbar sein. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Drehbewegungen des Vorschubmittels und des Rückschubmittels jedoch miteinander gekoppelt, so dass nur ein Motor zum Antreiben bzw. Drehen erforderlich ist. Hierbei ist es bevorzugt, wenn die Drehbewegungen von Vorschubmittel und Rückschubmittel derart gekoppelt sind, dass diese in derselben Drehrichtung oder/und mit derselben Drehzahl drehbar sind, wie dies bereits zuvor angedeutet wurde. So kann das Rückschubmittel beispielsweise drehfest an dem Vorschubmittel befestigt sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Drehzahl des Vorschubmittels oder/und Rückschubmittels unter Steuerung der Druckdifferenz zwischen dem gemischkammerseitigen Druck und dem flüssigkeitskammerseitigen Druck durch die Steuerungseinrichtung steuerbar, mithin veränderbar.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Trennung eines Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs weist zum einen eine Vorrichtung zur Vortrennung gemäß der vorangehenden Beschreibung und zum anderen eine zweite Vorrichtung zum Trennen des aus dem Gemischkammerauslass der Vorrichtung zur Vortrennung ausgelassenen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs auf. Bei der zweiten Vorrichtung, bei der es sich eben nicht um die zuvor erwähnte selbe Vorrichtung zur Vortrennung handeln soll, kann es sich um jedwede Vorrichtung zur Trennung des aus dem Gemischkammerauslass ausgelassenen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs handeln, beispielsweise auch eine der Vorrichtung zur Vortrennung baugleiche Vorrichtung. Es ist in diesem Zusammenhang jedoch bevorzugt, wenn die zweite Vorrichtung eine Zentrifuge, besonders bevorzugt eine Schneckenzentrifuge oder Vollmantel-Schneckenzentrifuge, ist, deren Wirkprinzip auf einer Trennung des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs durch Zentrifugieren und vorzugsweise nicht mittels eines Filter- oder Siebelements basiert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird oder ist das Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch unter Erzielung einer Querstromfiltration entlang des Filter- oder Siebelements geführt oder führbar. Hierdurch wird nicht nur eine schonende Filtration erzielt, vielmehr ist auch die einfache Durchführung einer kontinuierlichen Vortrennung gewährleistet, bei der längere Wartungs- oder Reinigungspausen weitgehend entfallen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird oder ist die Vortrennung kontinuierlich durchgeführt oder durchführbar. So kann das Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch insbesondere kontinuierlich über den Gemischkammereinlass eingelassen oder/und kontinuierlich über den Gemischkammerauslass ausgelassen werden, so dass man nicht zu einer chargenweisen Befüllung mit entsprechenden Pausen zwischen den Chargen gezwungen ist.
Grundsätzlich kann jedwede Art von Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch durch das erfindungsgemäße Verfahren oder die erfindungsgemäße Vorrichtung vorgetrennt werden. Aufgrund der besonders schonenden Trennung sind das Verfahren sowie die Vorrichtung zur Vortrennung jedoch in besonderem Maße für die Vortrennung eines Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs im Bereich von Lebensmitteln geeignet. Aus diesem Grunde ist das verwendete Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Maische, gegebenenfalls eine Lebensmittelmaische, vorzugsweise eine Fruchtmaische, besonders bevorzugt eine Traubenmaische.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Anordnung zum Trennen eines Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs in schematisierter Darstellung,
2 eine Vorderansicht des Vorschub- und Rückschubmittels aus 1,
3 eine Vorderansicht des Ausschiebers aus 1 und
4 eine Vorderansicht der Stauscheibe aus 1.
1 zeigt eine Anordnung 2 zur Trennung eines Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs. Die Anordnung 2 weist eine Vorrichtung 4 zur Vortrennung des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs und eine zweite Vorrichtung 6 zum weiteren Trennen des aus der Vorrichtung 4 ausgelassenen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs mit reduziertem Flüssigkeitsanteil auf. Die zweite Vorrichtung 6, die in 1 lediglich schematisch angedeutet ist, kann jedwede Vorrichtung zur Trennung des ausgelassenen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs sein, vorzugsweise handelt es sich hierbei jedoch um eine Zentrifuge, besonders bevorzugt eine Schneckenzentrifuge oder Vollmantel-Schneckenzentrifuge, zum Trennen des ausgelassenen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs durch Zentrifugieren desselben, wobei auf ein Filter- oder Siebelement, wie es in der Vorrichtung 4 verwendet und später näher beschrieben wird, gegebenenfalls verzichtet wird.
Die Vorrichtung 4 zur Vortrennung weist einen Behälter 8 auf, der in der dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und dessen einander entgegengesetzte Längsrichtungen 10, 12, dessen einander entgegengesetzte Höhenrichtungen 14, 16 und dessen einander entgegengesetzten Querrichtungen 18, 20 anhand entsprechender Pfeile in 1 angedeutet sind. Innerhalb des Behälters 8 ist eine Gemischkammer 22 ausgebildet. Die sich in den Längsrichtungen 10, 12 erstreckende Gemischkammer 22 ist dabei in eine Trennkammer 24 und eine in Längsrichtung 12 auf die Trennkammer 24 folgende Auslasskammer 26 unterteilt. Die Trennung wird hierbei über eine innerhalb der Gemischkammer 22 angeordnete Stauscheibe 28 bewirkt, die sich im Wesentlichen in einer von den Höhenrichtungen 14, 16 und den Querrichtungen 18, 20 aufgespannten Ebene erstreckt und in Längsrichtung 10, 12 zwischen der Trennkammer 24 und der Auslasskammer 26 angeordnet ist. Auf den Aufbau der Stauscheibe 28 wird später nochmals näher eingegangen.
In dem Behälter 8 ist ferner ein Filter- oder Siebelement 30 angeordnet, wobei das Filter- oder Siebelement 30 austauschbar oder auswechselbar in dem Behälter 8 befestigt ist. Das Filter- oder Siebelement 30 ist in der dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet. Das Filter- oder Siebelement 30 umgibt die Trennkammer 24 derart in den Höhenrichtungen 14, 16 und den Querrichtungen 18, 20, dass das Filter- oder Siebelement 30 zwischen der in radialer Richtung innenliegenden Trennkammer 24 und einer in radialer Richtung außenliegenden Flüssigkeitskammer 32 angeordnet ist. Mithin ist die Trennkammer 24 in radialer Richtung außen von der in dem Behälter 8 ausgebildeten Flüssigkeitskammer 32 umgeben.
An dem in Längsrichtung 10 weisenden Ende des Behälters 8 ist ein Gemischkammereinlass 34 zum Einlassen des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs in die Trennkammer 24 der Gemischkammer 22 vorgesehen. Ausgehend von dem Gemischkammereinlass 34 weitet sich der Behälter 8, vorzugsweise konisch, auf, um eine gute und gleichmäßige Verteilung des eingelassenen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs in der Trennkammer 24 zu bewirken. Dem Gemischkammereinlass 34 ist eine Gemischzufuhrpumpe 36 zugeordnet, vorzugsweise vorgeschaltet, die dem Pumpen des einzulassenden Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs über den Gemischkammereinlass 34 in die Trennkammer 24 dient. Darüber hinaus weist der Behälter 8 einen der Gemischkammer 22, hier der Auslasskammer 26, zugeordneten Gemischkammerauslass 38 auf. Der Gemischkammerauslass 38 mündet in der dargestellten Ausführungsform in Höhenrichtung 16 unten in die Auslasskammer 26 der Gemischkammer 22, wobei dem Gemischkammerauslass 38 eine Gemischabfuhrpumpe 40 zum Abpumpen des aus dem Gemischkammerauslass 38 ausgelassenen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs zugeordnet ist, um dieses über eine Verbindungsleitung 42 der zweiten Vorrichtung 6 zur weiteren Trennung zuzuführen.
Auch der Flüssigkeitskammer 32 ist zumindest ein Flüssigkeitskammerauslass zum Auslassen der Flüssigkeit aus der Flüssigkeitskammer 32 zugeordnet. So mündet ein Flüssigkeitskammerauslass 44 in einen in Längsrichtung 12 hinteren Bereich der Flüssigkeitskammer 32, hier in Höhenrichtung 16 unten, während ein anderer Flüssigkeitskammerauslass 46 in einen in Längsrichtung 10 vorderen Bereich der Flüssigkeitskammer 32 mündet, hier in Höhenrichtung 14 oben an dem Behälter 8. Die beiden Flüssigkeitskammerauslässe 44, 46 sind in eine gemeinsame Leitung 48 zusammengeführt, über die die aus dem Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch getrennte Flüssigkeit einer weiteren Verarbeitung oder Verwendung zugeführt werden kann.
Der Auslassquerschnitt sowohl des Gemischkammerauslasses 38 als auch der Flüssigkeitskammerauslässe 44, 46 ist steuerbar und mithin veränderbar, wobei zu diesem Zweck in der dargestellten Ausführungsform jeweils ein Drosselventil 50, 52, 54 in dem jeweiligen Kammerauslass 38, 44, 46 vorgesehen ist. Auch sind dem Gemischkammereinlass 34, dem Gemischkammerauslass 38, dem Flüssigkeitskammerauslass 44 und dem Flüssigkeitskammerauslass 46 jeweils ein Drucksensor 56, 58, 60, 62 zugeordnet, der der Erfassung des Drucks im Bereich des Gemischkammereinlasses 34, des Gemischkammerauslasses 38, des Flüssigkeitskammerauslasses 44 bzw. des Flüssigkeitskammerauslasses 46 dient und über eine Messleitung mit einer Ermittlungseinrichtung 64 verbunden ist. Während die Drucksensoren 56, 58 der Ermittlung des gemischkammerseitigen Drucks dienen, können die Drucksensoren 60, 62 der Ermittlung des flüssigkeitskammerseitigen Drucks dienen. Die Ermittlungseinrichtung 64 dient jedoch nicht nur der Ermittlung des gemischkammerseitigen Drucks und des flüssigkeitskammerseitigen Drucks, vielmehr ist über die Ermittlungseinrichtung 64 auch der Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil des im Bereich des Gemischkammerauslasses 38 befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs ermittelbar. In der dargestellten Ausführungsform wird dies beispielhaft dadurch bewirkt, dass dem Gemischkammerauslass 38 ein entsprechender Sensor 66 zugeordnet ist, der mit der Ermittlungseinrichtung 64 zusammenwirkt.
In der Gemischkammer 22 ist ferner ein Vorschubmittel 68 zum Vorschieben eines Teils des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs innerhalb der Gemischkammer 22, hier der Trennkammer 24, in Längsrichtung 12 in Richtung des Gemischkammerauslasses 38 über die Auslasskammer 26 vorgesehen. Darüber hinaus ist ein Rückschubmittel 70 zum Zurückschieben eines weiteren Teils des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs innerhalb der Gemischkammer 22, hier in der Trennkammer 24, in Längsrichtung 10 in Richtung des Gemischkammereinlasses 34 vorgesehen. Das Vorschubmittel 68 und das Rückschubmittel 70 sind dabei derart innerhalb der Trennkammer 24 der Gemischkammer 22 angeordnet, dass der durch das Vorschubmittel 68 vorgeschobene Teil des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs entlang der in radialer Richtung nach innen weisenden Seite des Filter- oder Siebelements 30 verschoben wird, während der andere Teil des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs durch das Rückschubmittel 70 von dem Filter- oder Siebelement 30 in radialer Richtung nach innen beabstandet zurückschiebbar ist. Das Vorschubmittel 68 und das Rückschubmittel 70 sind um eine sich in den Längsrichtungen 10, 12 erstreckende Drehachse 72 drehbar, um den Vorschub und Rückschub des jeweiligen Teils des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs zu bewirken, wobei das Vorschubmittel 68 in der dargestellten Ausführungsform als Vorschubschnecke oder -wendel ausgebildet ist, während das Rückschubmittel 70 als Rückschubschnecke oder -wendel ausgebildet ist. Dabei sind das Vorschubmittel 68 und das Rückschubmittel 70 in derselben Drehrichtung oder/und mit derselben Drehzahl um die Drehachse 72 drehbar, wobei in der dargestellten Ausführungsform die Drehbewegungen des Vorschub- und Rückschubmittels 68, 70 miteinander gekoppelt sind.
Wie insbesondere aus den 1 und 2 ersichtlich, werden das Vorschub- und Rückschubmittel 68, 70 über eine gemeinsame Antriebswelle 74 angetrieben, die sich entlang der Drehachse 72 erstreckt. Dabei erstreckt sich die Antriebswelle 74 ausgehend von der Trennkammer 24 der Gemischkammer 22 in Längsrichtung 12 durch die Stauscheibe 28 und durch die Auslasskammer 26 aus dem Behälter 8 hinaus bis zu einem Motor 76, mittels dessen die Antriebswelle 74 um die Drehachse 72 drehbar ist. Wenngleich nicht dargestellt, so kann die Antriebswelle 74 innerhalb des Behälters 8 drehbar gelagert, also in radialer Richtung abgestützt sein, wobei in diesem Fall vorzugsweise mindestens zwei Radiallager vorgesehen sein sollten. Das Rückschubmittel 70 in Form der Rückschubschnecke ist drehfest an der Antriebswelle 74 befestigt und windet sich schneckenartig in Umfangsrichtung um die Antriebswelle 74. In radialer Richtung nach außen ist das Vorschubmittel 68 drehfest an dem Rückschubmittel 70 befestigt. So windet sich das Vorschubmittel 68 in Form der Vorschubschnecke in Umfangsrichtung schneckenartig um das Rückschubmittel 70.
In der dargestellten Ausführungsform ist das Vorschubmittel 68 jedoch nicht unmittelbar an dem Rückschubmittel 70 befestigt, die Befestigung des Vorschubmittels 68 an dem Rückschubmittel 70 erfolgt vielmehr über mindestens ein Zwischenstück 78, um die Herstellung zu vereinfachen. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich, wird das mindestens eine Zwischenstück 78, von dem in der dargestellten Ausführungsform vorzugsweise mindestens drei, hier vier, vorhanden sind, als langgestreckte Strebe ausgebildet, die sich in der dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen in den Längsrichtungen 10, 12 erstreckt. Dank der Beabstandung der Zwischenstücke 78 in Umfangsrichtung zueinander ist ein Übertritt des zurückgeschobenen Teils des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs während des Betriebes in den vorgeschobenen Teil des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs und umgekehrt möglich. Alternativ könnte anstelle des mindestens einen Zwischenstücks 78 in Form der langgestreckten Strebe auch ein rohrförmiges Zwischenstück 78 vorgesehen sein, wobei in diesem rohrförmigen oder rohrartigen Zwischenstück vorzugsweise Übertrittsöffnungen vorgesehen sein sollten, um den zuvor erwähnten Übertritt des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs zu ermöglichen. Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass das Vorschubmittel 68 unter Ausbildung eines Ringspaltes 80 von der in radialer Richtung nach innen weisende Seite des Filter- oder Siebelements 30 beabstandet ist, wie dies insbesondere aus 2 hervorgeht. Hierdurch wird einem Verschleiß an dem Vorschubmittel 68 bzw. dem Filter- oder Siebelement 30 sowie einer zu hohen mechanischen Beanspruchung des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs in diesem Bereich entgegengewirkt.
Innerhalb der Auslasskammer 26 der Gemischkammer 22 ist ferner ein drehbarer Ausschieber 82 angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform ist der Ausschieber 82 drehfest mit der Antriebswelle 74 verbunden, so dass dieser um die Drehachse 72 gedreht wird, wobei der Antrieb ebenfalls über den Motor 76 erfolgt. Der Ausschieber 82 weist dabei eine drehfest an der Antriebswelle 74 befestigte Nabe 84 auf, von der sich mindestens ein Flügel 86 in radialer Richtung nach außen erstreckt. Der mindestens eine Flügel 86 weist mindestens eine sich in radialer Richtung erstreckende Strebe 88 – hier jeweils zwei in Längsrichtung 10, 12 voneinander beabstandete Streben 88 – und eine sich in radialer Richtung an die mindestens eine Strebe 88 anschließende und im Wesentlichen in Längsrichtung 10, 12 erstreckende Strebe 90 auf. Der Ausschieber 82 bewirkt nicht nur ein sicheres Ausschieben des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs von der Auslasskammer 26 in den Gemischkammerauslass 38, sondern vielmehr auch eine gute Durchmischung des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs innerhalb der Auslasskammer 26.
Die zuvor erwähnte Stauscheibe 28 weist – wie insbesondere aus 4 ersichtlich – einen Durchlass 92 zum Hindurchlassen des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs von der Trennkammer 24 in die Auslasskammer 26 der Gemischkammer 22 auf. Der Durchlassquerschnitt des Durchlasses 92 ist steuerbar bzw. veränderbar. So ist die Stauscheibe 28 nicht als Einzelscheibe ausgebildet, vielmehr weist die Stauscheibe 28 eine erste Scheibe 94, die in der dargestellten Ausführungsform halbkreisförmig ausgebildet ist, und mindestens eine unter Veränderung des Durchlassquerschnitts des Durchlasses 92 relativ zu der ersten Scheibe 94 verdrehbare zweite Scheibe 96 auf. Wie aus 4 ersichtlich, sind in der dargestellten Ausführungsform zwei zweite Scheiben 96 vorgesehen. Sowohl die erste Scheibe 94, die behälterfest ausgebildet ist, als auch die mindestens eine zweite Scheibe 96 erstreckt sich in einer von den Höhenrichtungen 14, 16 und den Querrichtungen 18, 20 aufgespannten Ebene, wobei die erste Scheibe 94 und die mindestens eine zweite Scheibe 96 parallel zueinander angeordnet sind. In der dargestellten Ausführungsform kann die mindestens eine zweite Scheibe 96 um die Drehachse 72 relativ zu der feststehenden ersten Scheibe 94 verdreht werden, um die Größe des Durchlassquerschnitts des Durchlasses 92 zu verändern, wie dies anhand entsprechender Pfeile in 4 angedeutet ist. Zur entsprechenden Betätigung der mindestens einen zweiten Scheibe 96 kann dabei ein Antrieb 98 vorgesehen sein, der beispielsweise über ein nicht näher dargestelltes Gestänge oder Getriebe mit der mindestens einen zweiten Scheibe 96 zusammenwirkt, wobei die mindestens eine zweite Scheibe 96 in radialer Richtung außen an dem Behälter 8 oder/und in radialer Richtung nach innen an der Antriebswelle 74 geführt, gelagert oder abgestützt sein kann. Aus der vorangehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass der Durchlassquerschnitt des Durchlasses 92 unter Beibehaltung des Abstandes der Stauscheibe 28 bzw. der ersten Scheibe 94 und der mindestens einen zweiten Scheibe 96 der Stauscheibe 28 in Längsrichtung 10, 12 zu dem Gemischkammereinlass 34 und dem Gemischkammerauslass 38 gesteuert oder verändert werden kann.
Die Vorrichtung 4 weist ferner eine Steuerungseinrichtung 100 auf. Die Steuerungseinrichtung 100 dient der Steuerung einer Druckdifferenz zwischen einem gemischkammerseitigen Druck und einem flüssigkeitskammerseitigen Druck, so dass der Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil des im Bereich des Gemischkammerauslasses 38 befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs einstellbar ist. So sind die Gemischzufuhrpumpe 36, die Gemischabfuhrpumpe 40, die Drosselventile 50, 52, 54, der Motor 76 und der Antrieb 98 durch die Steuerungseinrichtung 100 steuerbar, wie dies anhand der in 1 angedeuteten Steuerleitungen gezeigt ist. Dabei wirkt die Ermittlungseinrichtung 64 derart mit der Steuerungseinrichtung 100 zusammen, dass die Druckdifferenz zwischen dem gemischkammerseitigen Druck und dem flüssigkeitskammerseitigen Druck in Abhängigkeit von dem ermittelten Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil unter Erzielung eines vorbestimmten konstanten Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils oder eines in einem vorbestimmten Bereich liegenden Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils im Bereich des Gemischkammerauslasses 38 steuerbar ist, wie dies nachstehend anhand des der Vorrichtung 4 zugrundeliegenden Verfahrens näher erläutert werden soll. In jedem Fall kann die Ermittlungseinrichtung 64 zusammen mit der Steuerungseinrichtung 100 auch als Regelungseinrichtung mit der Regelgröße des Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs im Bereich des Gemischkammerauslasses 38 bezeichnet werden.
Im Rahmen des Verfahrens zur Vortrennung des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs wird ein Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch, vorzugsweise eine Maische, besonders bevorzugt eine Lebensmittelmaische, Fruchtmaische oder Traubenmaische, durch die Gemischzufuhrpumpe 36 über den Gemischkammereinlass 34 kontinuierlich in die Trennkammer 24 der Gemischkammer 22 zugeführt und ausgehend von der Trennkammer 24 über die Auslasskammer 26 bis zu dem Gemischkammerauslass 38 hindurchgeführt, um anschließend über die Gemischabfuhrpumpe 40 durch die Verbindungsleitung 42 der zweiten Vorrichtung 6 zugeführt zu werden. Dabei wird das Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch innerhalb der Trennkammer 24 der Gemischkammer 22 in Längsrichtung 12 parallel entlang des Filter- oder Siebelements 30 geführt, so dass aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem gemischkammerseitigen Druck und dem flüssigkeitskammerseitigen Druck ein Teil der Flüssigkeit des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs von der Trennkammer 24 der Gemischkammer 22 durch das Filter- oder Siebelement 30 hindurch unter Zurückhalten der Feststoffe in die Flüssigkeitskammer 32 gelangt, wobei in der dargestellten Ausführungsform eine Trennung durch Querfiltration erfolgt. Da das Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch zum einen kontinuierlich über den Gemischkammereinlass 34 zugeführt und kontinuierlich über den Gemischkammerauslass 38 abgeführt wird, kann auch von einer kontinuierlichen Vortrennung gesprochen werden. Die in der Flüssigkeitskammer 32 aufgrund der Trennung anfallende Flüssigkeit kann wiederum über die Flüssigkeitskammerauslässe 44, 46 bis zu der Leitung 48 ausgelassen werden, um diese Flüssigkeit einer weiteren Verwendung oder Verarbeitung zuzuführen.
Innerhalb der Trennkammer 24 der Gemischkammer 22 wird ein Teil des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs in Längsrichtung 12 in Richtung des Gemischkammerauslasses 38 durch Drehen des in der Gemischkammer 22 bzw. der Trennkammer 24 angeordneten Vorschubmittels 68 vorgeschoben, während ein weiterer Teil des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs gleichzeitig innerhalb der Trennkammer 24 der Gemischkammer 22 in Richtung des Gemischkammereinlasses 34 durch Drehen des in der Trennkammer 24 angeordneten Rückschubmittels 70 zurückgeschoben wird, hier in radialer Richtung mit dem erstgenannten Teil geschachtelt oder/und parallel dazu. Wie bereits zuvor erwähnt, werden Vorschub- und Rückschubmittel 68, 70 dabei in derselben Drehrichtung und mit derselben Drehzahl um die Drehachse 72 gedreht, wobei der Antrieb über den Motor 76 erfolgt. Der durch das Vorschubmittel 68 vorgeschobene Teil des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs wird in radialer Richtung außen entlang der in radialer Richtung nach innen weisenden Seite des Filter- oder Siebelements 30 verschoben, während der von dem Rückschubmittel 70 zurückgeschobene Teil des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs in radialer Richtung innen von dem Filter- oder Siebelement 30 beabstandet verschoben wird. Zu diesem Zweck weisen die das Vorschubmittel 68 ausbildende Vorschubschnecke oder -wendel und die das Rückschubmittel 70 ausbildende Rückschubschnecke oder -wendel eine gegensinnige Orientierung auf.
Dank des mit der Antriebswelle 74 in Drehmitnahmeverbindung stehenden Ausschiebers 82 wird das Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch in der Auslasskammer 26 der Gemischkammer 22 unter Erzielung einer gewissen Homogenität der Verteilung von Flüssigkeitsanteil und Feststoffanteil vermischt und sicher in den Gemischkammerauslass 38 ausgeschoben. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass der Ausschieber 82 grundsätzlich auch unabhängig von der Antriebswelle 74 bzw. dem Vorschub- und Rückschubmittel 68, 70 und somit mit einer anderen Drehzahl betrieben werden kann, die dargestellte Ausführungsform hat sich jedoch insofern als sinnvoll erwiesen, als dass kein zusätzlicher Antrieb für den Ausschieber 82 erforderlich ist.
Der Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil des im Bereich des Gemischkammerauslasses 38 befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs wird durch Steuern der Druckdifferenz zwischen dem gemischkammerseitigen Druck und dem flüssigkeitskammerseitigen Druck durch die Steuerungseinrichtung 100 eingestellt, wobei auf dieses Einstellen nachstehend unter Bezugnahme auf die zugrunde liegende Regelung näher eingegangen werden soll.
Das kontinuierlich über den Gemischkammereinlass 34 zugeführte Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch kann einen stark schwankenden Feststoff- bzw. Flüssigkeitsanteil aufweisen. Bei einer gleichbleibenden Druckdifferenz zwischen dem gemischkammerseitigen Druck und dem flüssigkeitskammerseitigen Druck hätte dies zur Folge, dass auch der Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil des im Bereich des Gemischkammerauslasses 38 befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs mit bereits reduziertem Flüssigkeitsanteil starken Schwankungen unterliegt, was die nachfolgende Trennung des ausgelassenen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs durch die zweite Vorrichtung 6 erschwert. Auch müsste dann der Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil des im Bereich des Gemischkammerauslasses 38 befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs durch Steuern der Druckdifferenz zwischen dem gemischkammerseitigen Druck und dem flüssigkeitskammerseitigen Druck erneut eingestellt werden. Hier greift nun automatisch die von der Ermittlungseinrichtung 64 in Verbindung mit der Steuerungseinrichtung 100 gebildete Regelungseinrichtung, wie dies nachstehend näher erläutert werden soll.
Während des Verfahrens des Vortrennens wird der Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil des im Bereich des Gemischkammerauslasses 38 befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs, vorzugsweise ebenfalls kontinuierlich, durch die Ermittlungseinrichtung 64 in Verbindung mit dem Sensor 66 ermittelt. Überdies wird der gemischkammerseitige Druck von der Ermittlungseinrichtung 64 mit Hilfe der Drucksensoren 56 und 58 ermittelt. Darüber hinaus ermittelt die Ermittlungseinrichtung 64 den flüssigkeitskammerseitigen Druck mit Hilfe der Drucksensoren 60, 62. Da der von dem Drucksensor 56 ermittelte gemischkammerseitige Druck von dem von dem Drucksensor 58 ermittelten gemischkammerseitigen Druck abweichen kann – in der Regel größer sein wird –, kann zur weiteren Auswertung beispielsweise ein Mittelwert aus den beiden ermittelten gemischkammerseitigen Drücken für die weitere Steuerung bzw. Regelung zugrunde gelegt werden. Es ist jedoch ebenso möglich, lediglich einen der ermittelten gemischkammerseitigen Drücke zugrunde zulegen, wobei in diesem Fall auch auf einen der Drucksensoren oder gar einen der Flüssigkeitskammerauslässe 44, 46 verzichtet werden könnte. Entsprechendes gilt für die durch die Drucksensoren 60, 62 ermittelten flüssigkeitskammerseitigen Drücke.
Aufgrund des Zusammenwirkens von Ermittlungseinrichtung 64 und Steuerungseinrichtung 100 wird die Druckdifferenz zwischen dem gemischkammerseitigen Druck und dem flüssigkeitskammerseitigen Druck nunmehr in Abhängigkeit von dem ermittelten Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil des in dem Gemischkammerauslass 38 befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs unter Erzielung eines konstanten Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils oder eines in einem vorbestimmten Wertebereich liegenden Flüssigkeits- oder Feststoffanteils im Bereich des Gemischkammerauslasses 38 durch die Steuerungseinrichtung 100 gesteuert bzw. vergrößert oder verringert, um dem geänderten Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil des über den Gemischkammereinlass 34 eingelassenen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs Rechnung zu tragen, wobei auf die einzelnen Möglichkeiten zur Steuerung der Druckdifferenz über die Steuerungseinrichtung 100 später näher eingegangen werden soll.
Der zuvor erwähnte, anzustrebende konstante Feststoffanteil im Bereich des Gemischkammerauslasses 38 sollte vorzugsweise zwischen 15 Gew.-% und 30 Gew.-% oder der zur erwähnte konstante Flüssigkeitsanteil im Bereich des Gemischkammerauslasses 38 sollte vorzugsweise zwischen 85 Gew.-% und 70 Gew.-% betragen. Auch ist die Regelungseinrichtung bestehend aus Ermittlungseinrichtung 64 und Steuerungseinrichtung 100 vorzugsweise derart ausgelegt, dass der vorbestimmte Wertebereich, in dem der Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil im Bereich des Gemischkammerauslasses 38 liegen soll, maximal 15 Prozentpunkte, vorzugsweise maximal 10 Prozentpunkte, besonders bevorzugt maximal 5 Prozentpunkte, umfasst, um eine effektive Trennung des aus dem Gemischkammerauslasses 38 ausgelassenen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs mit reduziertem Flüssigkeitsanteil in der folgenden zweiten Vorrichtung 6 sicherzustellen. Auch hat es sich in diesem Zusammenhang als vorteilhaft herausgestellt, wenn der genannte Wertebereich einen unteren Grenzwert von 15 Gew.-% Feststoffanteil oder einen oberen Grenzwert von 85 Gew.-% Flüssigkeitsanteil aufweist. Auch soll die Steuerung der Druckdifferenz über die Steuerungseinrichtung 100 vorzugsweise derart erfolgen, dass der gemischkammerseitige Druck maximal 4 bar, vorzugsweise maximal 3 bar, besonders bevorzugt maximal 2,5 bar, beträgt, um eine besonders schonende Vortrennung des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs zu erreichen. In diesem Zusammenhang hat es sich insbesondere als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Vorschubmittel 68 oder/und das Rückschubmittel 70 mit einer Drehzahl von maximal 100 U/min, maximal 20 U/min oder maximal 10 U/min gedreht wird, um die schonende Vortrennung des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs zu erzielen. Insofern eignen sich die vorangehend beschriebenen Verfahrensparameter, die durch die Steuerungseinrichtung 100 gesteuert werden können, insbesondere bei Verfahren zur Vortrennung einer Maische, vorzugsweise einer Frucht- oder Traubenmaische.
Wie bereits zuvor angedeutet, kann die Steuerung der Druckdifferenz zwischen dem gemischkammerseitigen Druck und dem flüssigkeitskammerseitigen Druck durch die Steuerungseinrichtung 100 im Zusammenwirken mit der Ermittlungseinrichtung 64 auf unterschiedliche Weise erfolgen, wobei die verschiedenen Optionen in 1 kumulativ dargestellt sind. Es versteht sich jedoch, dass auch nur eine der genannten Optionen ausreichend sein kann, während auf die andere Optionen verzichtet werden kann.
Gemäß einer ersten Option kann das Steuern der Druckdifferenz durch Steuern des Auslassquerschnitts des Gemischkammerauslasses 38 oder/und des Auslassquerschnitts der Flüssigkeitskammerauslässe 44, 46 durch die Steuerungseinrichtung 100 erfolgen. Erhöht sich beispielsweise der Flüssigkeitsanteil des über den Gemischkammereinlass 34 eingelassenen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs, so wird auch ein erhöhter Flüssigkeitsanteil des in dem Gemischkammerauslass 38 befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs durch den Sensor 66 der Ermittlungseinrichtung 64 ermittelt. Weicht dieser Flüssigkeitsanteil von dem vorgegebenen konstanten Flüssigkeitsanteil ab oder liegt dieser nicht mehr in dem vorbestimmten Wertebereich, so kann die Steuerungseinrichtung 100 den Auslassquerschnitt der Flüssigkeitskammerauslässe 44, 46 durch Ansteuern der Drosselventile 52, 54 erhöhen oder/und den Auslassquerschnitt des Gemischkammerauslasses 38 durch Ansteuern des Drosselventils 50 verkleinern, um auf diese Weise eine Erhöhung der Druckdifferenz zwischen gemischkammerseitigem Druck und flüssigkeitskammerseitigem Druck zu erzielen, was eine erhöhte Vortrennleistung und somit einen sinkenden Flüssigkeitsanteil im Bereich des Gemischkammerauslasses 38 bewirkt. Sinkt hingegen der Flüssigkeitsanteil in dem über den Gemischkammereinlass 34 zugeführten Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch, so bewirkt die Steuerungseinrichtung 100 eine entgegengesetzte Ansteuerung der genannten Drosselventile 50, 52, 54. Wird durch diese Regelung wieder der vorbestimmte konstante Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil des im Bereich des Gemischkammerauslasses 38 befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs erreicht oder zumindest ein Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil innerhalb des vorbestimmten Wertebereichs, so können die Drosselventile 50, 52, 54 in ihrer Stellung verbleiben, ehe das über den Gemischkammereinlass 34 eingelassene Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch wiederum hinsichtlich seines Flüssigkeits- oder Feststoffanteils schwankt. Entsprechendes gilt für die nachstehend beschriebenen weiteren ergänzenden oder alternativen Optionen.
In einer weiteren Option zur Steuerung der Druckdifferenz zwischen gemischkammerseitigem und flüssigkeitskammerseitigem Druck wird die Gemischzufuhrpumpe 36 oder/und die Gemischabfuhrpumpe 40 durch die Steuerungseinrichtung 100 gesteuert, um den Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil des in dem Bereich des Gemischkammerauslasses 38 befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs zu regeln. Sollte der Flüssigkeitsanteil in dem über den Gemischkammereinlass 34 eingeführten Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch beispielsweise stark erhöht sein, so kann der Druck innerhalb der Gemischkammer 22 durch Erhöhen der Pumpleistung der Gemischzufuhrpumpe 36 oder/und durch Verringern der Pumpleistung der Gemischabfuhrpumpe 40 erhöht werden, was auch eine erhöhte Druckdifferenz zwischen dem gemischkammerseitigen Druck und dem flüssigkeitskammerseitigen Druck zur Folge hat.
Gemäß einer weiteren Option kann der Durchlassquerschnitt des Durchlasses 92 in der Stauscheibe 28 über ein Ansteuern des Antriebes 98 durch die Steuerungseinrichtung 100 und somit eine Steuerung der Druckdifferenz bewirkt werden. Wird der Durchlassquerschnitt verkleinert, so steigt der Druck innerhalb der Trennkammer 24 der Gemischkammer 22 an, so dass eine erhöhte Druckdifferenz zwischen gemischkammerseitigem Druck und flüssigkeitskammerseitigem Druck erzielt wird. Andererseits führt eine Vergrößerung des Durchlassquerschnitts zu einer Verringerung der genannten Druckdifferenz, die wiederum dazu führt, dass weniger Flüssigkeit über das Filter- oder Siebelement 30 in die Flüssigkeitskammer 32 gelangt.
Gemäß einer weiteren Option erfolgt das Steuern der genannten Druckdifferenz durch Steuern der Drehzahl des Vorschubmittels 68 oder/und Rückschubmittels 70 innerhalb der Trennkammer 24 der Gemischkammer 22. So kann der Motor 76 über die Steuerungseinrichtung 100 angesteuert werden, um die Drehzahl von Vorschub- und Rückschubmittel 68, 70 zu erhöhen, was zu einer erhöhten Druckdifferenz führt, oder verringern, was zu einer verringerten Druckdifferenz führt.
Bezugszeichenliste

2: Anordnung
4: Vorrichtung zur Vortrennung
6: zweite Vorrichtung
8: Behälter
10: Längsrichtung
12: Längsrichtung
14: Höhenrichtung
16: Höhenrichtung
18: Querrichtung
20: Querrichtung
22: Gemischkammer
24: Trennkammer
26: Auslasskammer
28: Stauscheibe
30: Filter- oder Siebelement
32: Flüssigkeitskammer
34: Gemischkammereinlass
36: Gemischzufuhrpumpe
38: Gemischkammerauslass
40: Gemischabfuhrpumpe
42: Verbindungsleitung
44: Flüssigkeitskammerauslass
46: Flüssigkeitskammerauslass
48: Leitung
50: Drosselventil
52: Drosselventil
54: Drosselventil
56: Drucksensor
58: Drucksensor
60: Drucksensor
62: Drucksensor
64: Ermittlungseinrichtung
66: Sensor
68: Vorschubmittel
70: Rückschubmittel
72: Drehachse
74: Antriebswelle
76: Motor
78: Zwischenstück
80: Ringspalt
82: Ausschieber
84: Nabe
86: Flügel
88: Strebe
90: Strebe
92: Durchlass
94: erste Scheibe
96: zweite Scheibe
98: Antrieb
100: Steuerungseinrichtung

Claims

Verfahren zur Vortrennung eines Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs mit den Verfahrensschritten Hindurchführen des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs durch eine Gemischkammer (22) von einem Gemischkammereinlass (34) zu einem Gemischkammerauslass (38) unter teilweisem Hindurchtreten der Flüssigkeit des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs von der Gemischkammer (22) durch ein Filter- oder Siebelement (30) in eine Flüssigkeitskammer (32) mit einem Flüssigkeitskammerauslass (44; 46) und Einstellen eines Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils des im Bereich des Gemischkammerauslasses (38) befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs durch Steuern einer Druckdifferenz zwischen einem gemischkammerseitigen Druck und einem flüssigkeitskammerseitigen Druck, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte Ermitteln des Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils des im Bereich des Gemischkammerauslasses (38) befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs und Steuern der Druckdifferenz in Abhängigkeit von dem ermittelten Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil unter Erzielung eines konstanten Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils oder eines in einem vorbestimmten Wertebereich liegenden Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils im Bereich des Gemischkammerauslasses (38).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der konstante Feststoffanteil im Bereich des Gemischkammerauslasses (38) zwischen 15 Gew.-% und 30 Gew.-% oder der Flüssigkeitsanteil im Bereich des Gemischkammerauslasses (38) zwischen 85 Gew.-% und 70 Gew.-% beträgt oder der vorbestimmte Wertebereich maximal 15 Prozentpunkte, vorzugsweise maximal 10 Prozentpunkte, besonders bevorzugt maximal 5 Prozentpunkte, umfasst und gegebenenfalls einen unteren Grenzwert von 15 Gew.-% Feststoffanteil oder einen oberen Grenzwert von 85 Gew.-% Flüssigkeitsanteil aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der gemischkammerseitige Druck maximal 4 bar, vorzugsweise maximal 3 bar, besonders bevorzugt maximal 2,5 bar, beträgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Steuern der Druckdifferenz durch Steuern des Auslassquerschnitts des Gemischkammerauslasses (38) oder/und des Auslassquerschnitts des Flüssigkeitskammerauslasses (44; 46), vorzugsweise mittels eines Drosselventils (50; 52, 54), durch Steuern einer dem Gemischkammereinlass (34) zugeordneten, gegebenenfalls vorgeschalteten, Gemischzufuhrpumpe (36) oder/und einer dem Gemischkammerauslass (38) zugeordneten, gegebenenfalls nachgeschalteten, Gemischabfuhrpumpe (40) oder/und durch Steuern eines Durchlassquerschnitts einer innerhalb der Gemischkammer (22) angeordneten Stauscheibe (28) erfolgt, die vorzugsweise unter Trennung der Gemischkammer (22) in eine dem Filter- oder Siebelement (30) zugeordnete Trennkammer (24) und eine dem Gemischkammerauslass (38) zugeordnete Auslasskammer (26) innerhalb der Gemischkammer (22) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem ein Teil des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs innerhalb der Gemischkammer (22) in Richtung des Gemischkammerauslasses (38) vorgeschoben und ein weiterer Teil des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs innerhalb der Gemischkammer (22) in Richtung des Gemischkammereinlasses (34) zurückgeschoben wird, wobei vorzugsweise der vorgeschobene oder der zurückgeschobene Teil des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs entlang des Filter- oder Siebelements (30) verschoben wird, während der andere Teil des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs besonders bevorzugt von dem Filter- oder Siebelement (30) beabstandet verschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Vorschieben des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs durch Drehen eines in der Gemischkammer (22) angeordneten Vorschubmittels (68), gegebenenfalls einer Vorschubschnecke, und das Zurückschieben des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs durch Drehen eines in der Gemischkammer (22) angeordneten Rückschubmittels (70), gegebenenfalls einer Rückschubschnecke, erfolgt, wobei das Vorschubmittel (68) und das Rückschubmittel (70) vorzugsweise in derselben Drehrichtung oder/und mit derselben Drehzahl gedreht werden und das Steuern der Druckdifferenz besonders bevorzugt durch Steuern der Drehzahl des Vorschubmittels (68) oder/und Rückschubmittels (70) erfolgt, wobei das Vorschubmittel (68) oder/und Rückschubmittel (70) gegebenenfalls mit einer Drehzahl von maximal 100 U/min, maximal 20 U/min oder maximal 10 U/min gedreht wird.
Verfahren zur Trennung eines Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs mit den Verfahrensschritten zur Vortrennung nach einem der vorangehenden Ansprüche und dem nachfolgenden Verfahrensschritt des Trennens des aus dem Gemischkammerauslass (38) ausgelassenen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs, wobei das Trennen des ausgelassenen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs vorzugsweise durch Zentrifugieren, besonders bevorzugt durch Schneckenzentrifugieren, des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs erfolgt.
Vorrichtung (4) zur Vortrennung eines Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs aufweisend eine Gemischkammer (22) mit einem Gemischkammereinlass (34) und einem Gemischkammerauslass (38), eine Flüssigkeitskammer (32) mit einem Flüssigkeitskammerauslass (44; 46), ein Filter- oder Siebelement (30) zwischen der Gemischkammer (22) und der Flüssigkeitskammer (32), wobei das Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch unter teilweisem Hindurchtreten der Flüssigkeit des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs von der Gemischkammer (22) durch das Filter- oder Siebelement (30) in die Flüssigkeitskammer (32) von dem Gemischkammereinlass (34) zu dem Gemischkammerauslass (38) durch die Gemischkammer (22) hindurchführbar ist, und eine Steuerungseinrichtung (100) zur Steuerung einer Druckdifferenz zwischen einem gemischkammerseitigen Druck und einem flüssigkeitskammerseitigen Druck, mittels derer der Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil des im Bereich des Gemischkammerauslasses (38) befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner eine Einrichtung (64) zum Ermitteln des Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils des im Bereich des Gemischkammerauslasses (38) befindlichen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs aufweist, die derart mit der Steuerungseinrichtung (100) zusammenwirkt, dass die Druckdifferenz in Abhängigkeit von dem ermittelten Feststoff- oder Flüssigkeitsanteil unter Erzielung eines vorbestimmten konstanten Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils oder eines in einem vorbestimmten Bereich liegenden Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils im Bereich des Gemischkammerauslasses (38) steuerbar ist.
Vorrichtung (4) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslassquerschnitt des Gemischkammerauslasses (38) oder/und ein Auslassquerschnitts des Flüssigkeitskammerauslasses (44; 46), vorzugsweise mittels eines Drosselventils (50; 52, 54), eine dem Gemischkammereinlass (34) zugeordnete, gegebenenfalls vorgeschaltete, Gemischzufuhrpumpe (36) oder/und eine dem Gemischkammerauslass (38) zugeordnete, gegebenenfalls nachgeschaltete, Gemischabfuhrpumpe (40) durch die Steuerungseinrichtung (100) steuerbar ist.
Vorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchlassquerschnitt einer innerhalb der Gemischkammer (22) angeordneten Stauscheibe (28) durch die Steuerungseinrichtung (100) steuerbar ist, wobei die Stauscheibe (28) vorzugsweise unter Trennung der Gemischkammer (22) in eine dem Filter- oder Siebelement (30) zugeordnete Trennkammer (24) und eine dem Gemischkammerauslass (38) zugeordnete Auslasskammer (26), in der besonders bevorzugt ein drehbarer Ausschieber (82) angeordnet ist, innerhalb der Gemischkammer (22) angeordnet ist.
Vorrichtung (4) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlassquerschnitt unter Beibehaltung des Abstandes der Stauscheibe (28) zu dem Gemischkammereinlass (34) oder/und -auslass (38) veränderbar oder/und die Stauscheibe (28) von einer ersten Scheibe (94) und mindestens einer unter Veränderung des Durchlassquerschnitts relativ zu der ersten Scheibe (94) verdrehbaren zweiten Scheibe (96) gebildet ist, die parallel zu der ersten Scheibe (94) angeordnet ist.
Vorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gemischkammer (22) ein Vorschubmittel (68), gegebenenfalls eine Vorschubschnecke, zum Vorschieben eines Teils des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs innerhalb der Gemischkammer (22) in Richtung des Gemischkammerauslasses (38) und ein Rückschubmittel (70), gegebenenfalls eine Rückschubschnecke, zum Zurückschieben eines weiteren Teils des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs innerhalb der Gemischkammer (22) in Richtung des Gemischkammereinlasses (34) angeordnet ist, wobei der eine Teil des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs durch das Vorschub- oder Rückschubmittel (68, 70) vorzugsweise entlang des Filter- oder Siebelements (30) verschiebbar ist, während der andere Teil des Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs durch das Rückschub- oder Vorschubmittel (70; 68) besonders bevorzugt von dem Filter- oder Siebelement (30) beabstandet verschiebbar ist.
Vorrichtung (4) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschubmittel (68) und das Rückschubmittel (70) unter Erzielung des Vorschubs und Rückschubs drehbar sind, wobei das Vorschubmittel (68) und das Rückschubmittel (70) vorzugsweise in derselben Drehrichtung oder/und mit derselben Drehzahl drehbar und die Drehbewegungen des Vorschubmittels (68) und Rückschubmittels (70) vorzugsweise miteinander gekoppelt sind, gegebenenfalls durch eine drehfeste Befestigung des Rückschubmittels (70) an dem Vorschubmittel (68), wobei die Drehzahl des Vorschubmittels (68) oder/und Rückschubmittels (70) besonders bevorzugt unter Steuerung der Druckdifferenz durch die Steuerungseinrichtung (100) steuerbar ist.
Anordnung (2) zur Trennung eines Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs mit einer Vorrichtung (4) zur Vortrennung nach einem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 13 und einer zweiten Vorrichtung (6) zum Trennen des aus dem Gemischkammerauslass (38) ausgelassenen Flüssigkeit-Feststoff-Gemischs, wobei die zweite Vorrichtung (6) vorzugsweise eine Zentrifuge, besonders bevorzugt eine Schneckenzentrifuge oder Vollmantel-Schneckenzentrifuge, ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch unter Erzielung einer Querstromfiltration entlang des Filter- oder Siebelements (30) geführt wird oder führbar ist oder/und dass die Vortrennung kontinuierlich durchgeführt wird oder durchführbar ist oder/und dass das Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch eine Maische, vorzugsweise eine Fruchtmaische, besonders bevorzugt eine Traubenmaische, ist.